多相流 — CAE用語解説
多相流
先生、多相流ってCFDでどう扱うんですか？
定義
定義を教えてください。
多相流は、気体・液体・固体のうち2つ以上の相が共存する流れだ。気液二相流（沸騰、スロッシング）、気固二相流（粉体輸送）、液固二相流（スラリー）が代表的。単相流と比べてモデリングが格段に複雑になるよ。
CFDではどんなモデルを使いますか？
主に3つ。①VOF法（界面追跡、自由表面流れ）②Euler-Euler法（分散相、気泡流やスラリー）③Euler-Lagrange法（個々の粒子/液滴を追跡）。界面がシャープならVOF、分散した多数の粒子ならEuler系を選ぶんだ。
流体解析における役割
実務ではどんな問題に出会いますか？
自動車の燃料タンク（スロッシング→VOF）、冷却系の沸騰（沸騰モデル→Euler-Euler）、排気中の粒子状物質（DPM→Euler-Lagrange）。原子力のBWR炉心の沸騰二相流や、化学プラントの気泡塔もメジャーな応用だよ。
計算コストは単相流の何倍くらいですか？
VOFで2〜5倍、Euler-Eulerで5〜10倍。相間の相互作用モデル（抗力、揚力、仮想質量力）の設定が結果に大きく影響するし、メッシュ解像度も界面を捉えるために細かくする必要がある。多相流は「CFDの上級」と言っていい分野だよ。
関連用語
関連する用語を教えてください。
3つのモデルの使い分けが重要なんですね。まずはVOFから入門してみます。
ダムブレイクのVOFシミュレーションが入門に最適。OpenFOAMのinterFoamで試してみて。
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